ZAWARTOŒÆ MAKROSK ADNIKÓW I b-glukanów W OPLEWIONYCH I NAGOZIARNISTYCH ODMIANACH JÊCZMIENIA I OWSA W PRZYPADKU ZRÓ NICOWANEJ OCHRONY CHEMICZNEJ

Transkrypt

1 J. Elementol. 2006, 11(2): Ewa Makarska 1, L. Rachoñ 2, M. Michalak 1, G. Szumi³o 2 ZAWARTOŒÆ MAROS ADNIÓW I b-gluanów W OLEWIONYCH I NAGOZIARNISTYCH ODMIANACH JÊCZMIENIA I OWSA W RZYADU ZRÓ NICOWANEJ OCHRONY CHEMICZNEJ 1 atedra Chemii, Akademia Rolnicza w Lublinie 2 atedra Szczegó³owej Uprawy Roœlin, Akademia Rolnicza w Lublinie WSTÊ Sk³adniki mineralne wystêpuj¹ce w niewielkich iloœciach w ziarniakach wszystkich zbó s¹ niezbêdne do prawid³owego rozwoju i wzrostu roœlin, ludzi i zwierz¹t. Wraz z innymi substancjami odpowiadaj¹ za stan i funkcjonowanie narz¹dów, uk³adu kostnego, pracê miêœni, wygl¹d skóry, w³osów, paznokci u cz³owieka, sierœci u ssaków i piór u ptaków (ZAOROWSA 2002). Zawartoœæ sk³adników mineralnych i biologicznie czynnych w roœlinach zbo owych zale y od gatunku, odmiany i budowy ziarniaków, mo e byæ równie modyfikowana przez kontrolowane czynniki œrodowiska, tj. poziom nawo enia, zró nicowane systemy uprawy i ochrony roœlin, a tak e œrodowisko zewnêtrzne, np. warunki pogodowe (MAARSA, MICHALA 2003). Jednym z podstawowych sk³adników œcian komórkowych ziarna s¹ b-glukany, nale ¹ce do sk³adników frakcji w³ókna pokarmowego. S¹ to polimery glukozy, zbudowane z liniowych ³añcuchów reszt b-glukozydowych dr hab. Ewa Makarska prof. AR, Department of Chemistry, Agricultural University, ul. Akademicka 15, Lublin, oland, ewa.makarska@wp.pl

2 176 po³¹czonych ze sob¹ wi¹zaniami 1 3 i 1 4 (NEWMAN, NEWMAN 1991, OSCARS- SON i in. 1996, GENÇ i in. 2001). Wœród zbó najwiêksze iloœci b-glukanów zawieraj¹ ziarna jêczmienia i owsa. oncentracjê tych sk³adników kszta³tuj¹ w³aœciwoœci odmianowe, jak i agrotechniczne warunki uprawy (G SIOROWSI 1997, BARTNIOWSA i in. 2000b). Ze wzglêdu na w³aœciwoœci fizykochemiczne, b-glukany zawarte w otrêbach owsianych i jêczmiennych odgrywaj¹ istotn¹ rolê w profilaktyce wielu chorób ( OŒ-UCZERA 1990, NEWMAN, NEWMAN 1991). W przeciwieñstwie do nierozpuszczalnego b³onnika otr¹b pszennych, b³onnik pokarmowy pochodz¹cy z przetworów jêczmienia i owsa jest z³o ony w du ej czêœci z frakcji rozpuszczalnej w wodzie. Liczne badania wykaza³y, e b-glukany zawarte w otrêbach owsianych i jêczmiennych zastosowane w diecie daj¹ wyraÿny efekt zmniejszania poziomu cholesterolu w surowicy krwi (NEWMAN, NEWMAN 1991, SHIN- NC i in. 1991, OLANOWSI 1998, GENÇ i in. 2001). Dziêki du ej lepkoœci wodnych roztworów b-glukanów, produkty zbo owe bogate w te substancje mog¹ byæ stosowane równie jako œrodek pomocniczy w leczeniu cukrzycy. Wystêpuje wtedy opóÿnione wch³anianie wêglowodanów, a spowolniony poposi³kowy wzrost stê enia glukozy w surowicy krwi wp³ywa regulacyjnie na wydzielanie insuliny przez trzustkê (YOON i in. 1995). Wielu autorów wskazuje na podwy szony poziom b-glukanów w formach nagoziarnistych jêczmienia i owsa, potwierdzaj¹c tym samym znaczn¹ przydatnoœæ tych odmian do celów konsumpcyjnych (NITA, OR OWSA-JOB 1996, OSCARSSON i in. 1996, G SIOROWSI 1997, AWA i in. 1999). Celem podjêtych badañ by³a ocena zawartoœci b-glukanów i makroelementów (,, Mg, Ca) w ziarnie nagoziarnistych odmian jêczmienia i owsa oraz porównanie ich z odmianami oplewionymi tych gatunków. MATERIA I METODYA Badania mikropoletkowe przeprowadzono w latach na terenie Gospodarstwa Doœwiadczalnego w Felinie, nale ¹cego do Akademii Rolniczej w Lublinie. ole doœwiadczalne zlokalizowano na glebie zaliczanej do kompleksu pszennego dobrego, o wysokiej zasobnoœci w sk³adniki pokarmowe: 2 O 5 17,5; 2 O 14,3 i Mg 5,55 (w mg 100 g -1 gleby), a jej odczyn w roztworze Cl wynosi 6,3. Eksperyment za³o ono metod¹ bloków losowanych w czterech powtórzeniach. Uwzglêdnia³ on nastêpuj¹ce czynniki: I odmiany oplewione jêczmienia jarego i owsa (Antek i Cwa³) oraz nagoziarniste (Rastik i Cacko); II zró nicowan¹ ochronê chemiczn¹ roœlin: ochrona minimalna (zaprawa nasienna Oxafun T 75 DS/WS i herbicyd Mustang 306 SE) i intensywna (zaprawa nasienna, herbicyd, fungicyd Folicur lus 375 EC i insektycyd arate Zeon 050 CS). owierzchnia poletek do zbioru wynosi³a 1 m 2. Upra-

3 wê roli przeprowadzono w sposób typowy, przewidziany dla zbó jarych. Nawo enie mineralne zastosowano wiosn¹ w nastêpuj¹cych dawkach: N 70, 2 O 5 50 i 2 O 80 kg ha -1. rzedsiewnie wniesiono nawo enie fosforowo--potasowe i 50 dawki azotu. ozosta³¹ czêœæ azotu zastosowano na pocz¹tku fazy strzelanina w ŸdŸb³o. Zbo a uprawiano na w stanowisku po ziemniakach. Jêczmieñ wysiewano rêcznie w iloœci 350 ziarn na 1 m 2, a owies 550. Zabiegi pielêgnacyjne wykonywano w optymalnych terminach agrotechnicznych. Chemiczn¹ walkê z chwastami prowadzono na pocz¹tku fazy krzewienia jêczmienia i owsa. Choroby grzybowe zwalczano od pe³ni fazy strzelania w ŸdŸb³o do pocz¹tku k³oszenia (wyrzucania wiech), a insektycyd stosowano od fazy k³oszenia (wyrzucania wiech) do pocz¹tku dojrza³oœci mlecznej ziarna. Zbioru dokonywano rêcznie w fazie dojrza³oœci pe³nej ziarna. Corocznie wykonywano analizy chemiczne w prób œrednich ziarna ka - dego gatunku (odmiany). o mineralizacji prób na mokro (stê ony H 2 SO 4 + perhydrol) oznaczono zawartoœæ nastêpuj¹cych sk³adników: (spektrofotometria przep³ywowa), (emisja spektrometrii p³omieniowej), Ca i Mg (spektrometria absorpcji atomowej). Zawartoœæ b-glukanów oznaczono metod¹ enzymatyczn¹ z lichenaz¹ wg MCCLEARY i CODDA (1991). Wyniki doœwiadczenia opracowano statystycznie metod¹ wieloczynnikowej analizy wariancji, oceniaj¹c istotnoœæ ró nic za pomoc¹ testu Tukeya na poziomie istotnoœci 0, WYNII I ICH OMÓWIENIE orównuj¹c zawartoœæ makrosk³adników w ziarniakach ró nych form jêczmienia i owsa, z zastosowaniem dwóch poziomach chemicznej ochrony roœlin, stwierdzono istotne ró nice w zawartoœci fosforu, potasu i wapnia w zale noœci od odmiany w obrêbie badanego gatunku zbo a (tab. 1, 2). Zró - nicowana ochrona nie mia³a wp³ywu na zawartoœæ omawianych sk³adników. Najwy sz¹ zawartoœæ fosforu, niezale nie od poziomu ochrony, wykazano u nagoziarnistej odmiany owsa Cacko 0,50 s.m., istotnie ni sze wartoœci, o 0,10 s.m., u odmian oplewionych zarówno jêczmienia, jak i owsa (tab. 1). Wy sz¹ koncentracjê fosforu w ziarnie owsa nagoziarnistego ni oplewionego wykazano tak e w innych pracach (ETOV i in. 1999, ISULEWSA i in. 1997). Œrednia zawartoœæ fosforu w analizowanym ziarnie by³a wy sza od wartoœci podanych przez SOUCI i in. (2000) 0,34 s.m. w przypadku ziarna jêczmienia i owsa. Spoœród badanych makrosk³adników, w ziarnie analizowanych zbó najwiêcej by³o potasu (tab. 1). Wed³ug tabel ywieniowych opracowanych przez zespó³ SOUCI i in. (2000), jego zawartoœæ w ziarnie obu tych gatunków mieœci siê w granicach 0,34 0,52 s.m.

4 178 Gatunek odmiana Species cultivar Zawartoœæ fosforu i potasu w ziarniakach jêczmienia i owsa hosphorus and potassium content in barley and oats Ochrona minimalna Minimum protection Ochrona intensywna Intensive protection Antek Rastik Cwa³ Cacko NIR(p=0,05) L SD( p=0.05) NIR (p=0,05) L SD(p=0.05) gatunek/odmiana 0,074; ochrona ni; interakcja ni species/cultivar 0.074; protection ns; interaction ns gatunek/odmiana 0,096; ochrona ni; interakcja ni species /cultivar 0.096; protection ns; interaction ns Tabela1 Table 1 Gatunek odmiana Species cultivar Zawartoœæ magnezu i wapnia w ziarniakach jêczmienia i owsa Magnesium and calcium content in barley and oats Ochrona minimalna Minimum protection Ochrona intensywna Intensive protection Tabela 2 Table 2 Antek Rastik Cwa³ Cacko M gnir(p=0,05) L SD( p=0.05) C a NIR (p=0,05) L SD(p=0.05) gatunek/odmiana ni; ochrona ni; interakcja ni species/cultivar ns; protection ns; interaction ns gatunek/odmiana 0,012; ochrona ni; interakcja ni species/cultivar 0.012; protection ns; interaction ns Wy sz¹ zawartoœæ tego pierwiastka, niezale nie od zastosowanej ochrony chemicznej, zanotowano u odmian oplewionych, odpowiednio u owsa 0,60 s.m. i jêczmienia 0,57 s.m. Najmniej potasu by³o w ziarniakach owsa nagiego 0,49 s.m., u którego z kolei stwierdzono najwy sz¹ za-

5 wartoœæ wapnia 0,11 s.m. (tab. 2). Wyniki te s¹ zgodne z doniesieniami ETOVA i in. (1999), ISULEWSA zaœ i in. (1997) nie stwierdzili ró nic w zawartoœci tych sk³adników miêdzy formami owsa. Tak e oplewiona odmiana owsa Cwa³ by³a bogata w wapñ 0,10 s.m. Istotnie ni sze wartoœci tego elementu stwierdzono u odmian jêczmienia 0,06 s.m. odobnie inni autorzy (BARTNIOWSA i in. 2000b, SOUCI 2000) twierdz¹, e ziarno owsa zawiera wiêksze iloœci tego sk³adnika ni jêczmieñ. Analiza statystyczna nie wykaza³a natomiast istotnych ró nic w zawartoœci magnezu (tab. 2) w zale noœci od badanych gatunków, odmian i ochrony chemicznej. Uzyskane wyniki (œrednio 0,13 Ca) by³y zbli one do wartoœci podanych przez SOUCI (2000) oraz otrzymanych przez MAAR- S i MICHALA (2003). oziom b-glukanów jest cech¹ genotypow¹, w pewnym jednak stopniu na ich zawartoœæ w ziarnie wp³ywaj¹ tak e czynniki œrodowiskowe, tj. miejsce uprawy, nawo enie, warunki klimatyczne (RE-CIE Y, RAOWSA 1993). Jak podaj¹ inni autorzy (RE-CIE Y, RAOWSA 1993, Oscarsson i in. 1996, GENC i in. 2001), zawartoœæ b-glukanów w ziarnie jêczmienia mieœci siê w granicach 2,00 4,80, natomiast owies zawiera ich od 4,10 do 7,00 (GENC i in. 2001). W niniejszej pracy œrednia zawartoœæ tych zwi¹zków w analizowanym ziarnie jêczmienia kszta³towa³a siê na poziomie 3,96 s.m., a owsa 3,72 s.m. (tab. 3). Ró nice w poziomie b-glukanów w ziarnie tych gatunków nie by³y jednak statystycznie istotne. Wed³ug BARTNIOWSIEJ i in. (2000a), istotna ró nica w sk³adzie chemicznym miêdzy odmianami nagoziarnistymi i oplewionymi zbó wynika z obecnoœci lub braku plewek, gdy w przeliczeniu na such¹ masê ziarna ob³uszczonego koncentracja sk³adników jest znacznie wiêksza. 179 Zawartoœæ b -glukanów w ziarniakach jêczmienia i owsa ( s.m. ) b -glucan content in barley and oats ( d.m. ) Gatunek odmiana Species cultivar Antek Rastik Cwa³ Cacko Ochrona minimalna Minimum protection Ochrona intensywna Intensive protection Tabela 3 Table N IR gatunek/odmiana ni; ochrona ni; interakcja n.i. ( p=0,05) SD species/cultivar ns; protection ns; interaction n. L s ( p=0.05)

6 180 Zró nicowana ochrona chemiczna zastosowana w doœwiadczeniu nie mia³a istotnego wp³ywu na poziom b-glukanów w ziarnie zarówno form oplewionych, jak i nagoziarnistych, niemniej jednak obserwowano tendencje do wzrostu zawartoœci tych sk³adników po zastosowaniu ochrony intensywnej. Wyj¹tek stanowi³y ziarniaki odmiany Rastik. WNIOSI 1. Najwy sz¹ zawartoœæ fosforu, magnezu i wapnia wykazano u nagoziarnistej odmiany owsa Cacko, z kolei odmiana oplewiona Cwa³ okaza³a siê najbardziej zasobna w potas. 2. W ziarniakach badanych odmian jêczmienia, zarówno oplewionych, jak i nagoziarnistych, stwierdzono wy szy poziom b-glukanów w porównaniu z ziarniakami owsa, z wyj¹tkiem odmiany Rastik z ochrony intensywnej. 3. Zró nicowany poziom ochrony chemicznej roœlin nie wp³yn¹³ istotnie na zmiany zawartoœci makrosk³adników i b-glukanów w oplewionych i nagoziarnistych odmianach jêczmienia i owsa. IŒMIENNICTWO BARTNIOWSA E., LANGE E., RAOWSA M. 2000a. Ziarno owsa niedoceniane Ÿród³o sk³adników od ywczych i biologicznie czynnych. Cz. I. Ogólna charakterystyka owsa. Bia³ka, t³uszcze. Biul. IHAR, 215: BARTNIOWSA E., LANGE E., RAOWSA M. 2000b. Ziarno owsa niedoceniane Ÿród³o sk³adników od ywczych i biologicznie czynnych. Cz. II. olisacharydy i w³ókno pokarmowe, sk³adniki mineralne, witaminy. Biul. IHAR, 215: G SIOROWSI H Aspekty profilaktyczne jêczmienia i jego produktów. Cz. I. Ogólne informacje o b³onniku zbó. rz. Zbo., 11: 2-5. GENÇ H., ÖZDEMIR M., DEMIRBAª A Analysis of mixed linked (13), (14) D-glucans in cereal grains from Turkey. Food Chem., 73, AWA A., ANIO A J., CHALCARZ A., O ODZIEJCZY., G SIOROWSI H Ocena sk³adu chemicznego ziarna wybranych odmian jêczmienia. ywnoœæ, Nauka, Technologia, Jakoœæ, 3 (20): OLANOWSI W Zastosowanie b³onnika pokarmowego w produkcji ywnoœci. ywnoœæ, ywienie a Zdrowie. 4: OŒ-UCZERA M B³onnik pokarmowy w ywieniu cz³owieka. rzem. Spo., 1: 7-8. MAARSA E., MICHALA M Wp³yw systemu uprawy na zawartoœæ i proporcje sk³adników pokarmowych w ziarnie jêczmienia jarego. J. Element., 8 (2): MCCLEARY B. V., CODD R Measurment of (1 3), (1 4) D-glucan in Barley and Oats: a streamlined enzymic procedure. J. Sci. Food Agric., 55, NEWMAN R., NEWMAN C Barley as a food grain. Cereal Foods World, 36: NITA Z., OR OWSA-JOB W Hodowla owsa nagoziarnistego w Zak³adzie Doœwiadczalnym HAR w Strzelcach. Biul. IHAR, 197:

7 OSCARSSON M., ANDERSSON R., SALOMONSSON A. C., AMAN Chemical composition of barley samples focusing on dietary fibre components. J. Cereal Sci., 24: ETOV., IECH M., UASZEWSI Z., OWIESA A orównanie sk³adu chemicznego i wartoœci pokarmowej owsa nieoplewionego i oplewionego. yw., 1(18) Supl., ISULEWSA E., O ODZIEJCZY M., WITOWICZ R orównanie sk³adu chemicznego ziarna owsa oplewionego i nagoziarnistego uprawianych w ró nych warunkach siedliska. Acta Agr. Silv., Ser. Agr., 35, RE-CIE Y B., RAOWSA M b-glukan jako czynnik antyod ywczy jêczmienia. Cz. II. Odmianowe zró nicowanie zawartoœci b-glukanu w jêczmieniu i jego efekty ywieniowe. Biul. Inst. Hod. Aklim. Roœl., 185: SOUCI S. W., FACHMANN W., RAUT H Food composition and Nutrion Tables. Sci. ubl., Stuttgart. SHINNIC F., IN S., MARLETT J Dose response to a dietary oat, bran fract in cholesterol fed rats. J. Nutrit., 120: YOON S. H., BERGLUND. T., FASTNAUGHT C. E Evaluation of Selected Barley Cultivars and Their Fractions for -Glucan Enrichment and Viscosity. Cereal Chem., 72 (2): ZAOROWSA H Mikroelementy w yciu zwierz¹t i ludzi. Wyd. UMCS, Lublin. 181 Ewa Makarska, L. Rachoñ, M. Michalak, G. Szumi³o ZAWARTOŒÆ b-gluanów I MAROS ADNIÓW W OLEWIONYCH I NAGOZIARNISTYCH ODMIANACH JÊCZMIENIA I OWSA W RZYADU ZRÓ NICOWANEJ OCHRONY CHEMICZNEJ S³owa kluczowe: oplewiony, nagoziarnisty, odmiany, jêczmieñ, owies, makroelementy, b-glukany, ochrona chemiczna. Abstrakt Badano zmiany zawartoœci b-glukanów i makrosk³adników w oplewionych i nagoziarnistych odmianach jêczmienia (odmian Antek, Rastik) i owsa (odmian Cwa³, Cacko). W doœwiadczeniu uwzglêdniono 2 poziomy ochrony chemicznej: minimaln¹ zaprawa nasienna Oxafun T 75 DS/WS i herbicyd Mustang 306 SE oraz intensywn¹ zaprawa nasienna, herbicyd, fungicyd Folicur lus 375 EC i insektycyd arate Zeon 050 CS. Stwierdzono, e zró nicowany poziom ochrony chemicznej roœlin nie wp³yn¹³ istotnie na zmiany zawartoœci zarówno badanych makrosk³adników, jak i b-glukanów. W ziarniakach badanych odmian jêczmienia, zarówno oplewionych, jak i nagoziarnistych, wykazano wy szy poziom b-glukanów w porównaniu z ziarniakami owsa. MACROELEMENTS AND b-glucan CONTENT IN HULLY AND HULLESS CULTIVARS OF BARLEY AND OATS IN RELATION TO CHEMICAL ROTECTION ey words: hully, hulless, cultivars, barley, oats, macroelements, b-glucan, chemical protection.

8 182 Abstract Changes in the content of b-glucans and macroelements in hully and hulless barley (Antek and Rastik cv.) and oats (Cwa³ and Cacko cv.) cultivars were monitored in the study. Two chemical protection levels were considered in the experiments: minimum seed dressing with Oxafun T 75 DS/WS and herbicide Mustang 306 SE, as well as intensive seed dressing, herbicide, fungicide Folicur lus 375 EC and insecticide arate Zeon 050 CS. It was found that the different levels of plant chemical protection did not significantly affect the changes in the content of the macroelements or b-glucans. ernels of the barley cultivars, both hully and hulless, were characterized by a higher content of higher b-glucans than oats kernels.